BÀI 11. NĂNG LƯỢNG ĐIỆN. CÔNG SUẤT ĐIỆN

Mở đầu: Trên nhãn của một chiếc đèn bàn có ghi các thông số 220 V, 15 W. Những con số này có ý nghĩa gì?

Giải rút gọn:

220 V cho biết điện áp của bóng đèn, còn 15 W là công suất định mức của bóng đèn.

1. NĂNG LƯỢNG ĐIỆN

Câu 1: Nêu một số ví dụ khác chứng tỏ dòng điện có năng lượng.

Giải rút gọn:

- Đèn điện: khi có dòng điện đi qua đèn điện, các hạt điện tử gặp sự trở kháng trong dây dẫn tạo ra nhiệt độ và ánh sáng. Ánh sáng là biểu hiện của năng lượng được chuyển đổi từ dòng điện.

- Tủ lạnh: máy nén sử dụng dòng điện để làm lạnh không khí bên trong. Năng lượng từ dòng điện được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt làm lạnh không khí và duy trì nhiệt độ thấp bên trong tủ.

- Máy sưởi: dòng điện được sử dụng để làm nóng các thành phần như dây điện hoặc bộ chuyển đổi để tạo ra nhiệt, làm ấm không khí và môi trường xung quanh.

Luyện tập: Cho đoạn mạch điện như hình bên dưới. Biết R₁ = 40 . Số chỉ của vôn kế và ampe kế lần lượt là 12 V và 0,4 A.

a) Tính điện trở R₂.

b) Tính năng lượng điện mà đoạn mạch điện tiêu thụ trong thời gian 15 phút.

Giải rút gọn:

a) Điện trở R₂ có giá trị bằng:

R₂ =

b) Năng lượng điện mà đoạn mạch điện tiêu thụ trong 15 phút (900s) là:

.

2. CÔNG SUẤT ĐIỆN

Câu 2: Chứng minh rằng đối với đoạn mạch điện chỉ chứa điện trở thì công suất điện của điện trở còn được xác định bởi biểu thức:

Giải rút gọn:

Ta có:

Mà và

 hay .

Luyện tập: Cho đoạn mạch điện AB như hình bên dưới. Biết R₁ = 40 , R₂ = 60 và hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch điện là U_AB = 24 V

a) Tính điện trở tương đương của đoạn mạch điện AB.

b) Tính công suất điện của đoạn mạch điện AB.

Giải rút gọn:

a) Vì hai điện trở được mắc nối tiếp nên: R_tđ = 40 + 60 = 100 .

b) Công suất điện của đoạn mạch AB là:

Câu 3: Xác định hiệu điện thế định mức và công suất điện định mức của bóng đèn trong Hình 11.4

Giải rút gọn:

- Hiệu điện thế định mức của bóng đèn là 220 V.

- Công suất điện định mức của bóng đèn là 20 W.

Luyện tập: Trả lời câu hỏi đã nêu ở phần Mở đầu bài học

Giải rút gọn:

220 V cho biết điện áp của bóng đèn, còn 15 W là công suất định mức của bóng đèn.

Luyện tập: Một bóng đèn compact giá 75 000 đồng có công suất 18 W và thời gian thắp sáng tối đa khoảng 6 000 h. Một bóng đèn LED giá 92 000 đồng có công suất 12 W và thời gian thắp sáng tối đa khoảng 18 000 h. Hai đèn có độ sáng tương đương nhau. Biết giá 1 kWh điện khoảng 2 000 đồng. Hãy tính chi phí cho việc sử dụng mỗi loại bóng đèn trên trong 18 000 h

Giải rút gọn:

- Công suất tối đa một bóng đèn compact có thể cung cấp là:

- Công suất tối đa một bóng đèn LED có thể cung cấp là:

Chi phí việc sử dụng bóng đèn compact trong 18 000 h (3 bóng đèn) là 

Chi phí việc sử dụng bóng đèn LED trong 18 000 h (1 bóng đèn) là

đồng.

Vận dụng: Vì sao dây dẫn nối với bóng đèn luôn có vỏ bọc cách điện, tiết diện lớn, trong khi dây tóc bóng đèn được để trần, tiết diện nhỏ?

Giải rút gọn:

Dây dẫn nối với bóng đèn luôn có vỏ bọc cách điện, tiết diện lớn vì để đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống điện. Còn dây tóc bóng đèn có thể có tiết diện nhỏ hơn vì nó thường chỉ phải chịu mức công suất nhỏ và không gặp áp lực nhiệt độ lớn như dây dẫn chính.